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Nature: Wnt的信号通路控制再生能力

日期:2013-07-25 00:00:00

近日,德国马克思普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所的科研人员通过对扁形动物真涡虫的再生能力进行深入研究发现,扁形动物体内存在一个可操控再生的遗传回路。相关研究成果已于7月24日发表在国际学术期刊《Nature》上。
 

在掌握再生技能方面,斑马鱼、蝾螈以及扁形虫都是个中好手。而人类则只能望洋兴叹。

为什么一些动物能够重新生长出失去的身体部分或是器官,而另一些则不可以?这仍然是一个大的谜题。而能否激活通常无法再生物种的再生能力,对于科学家们而言则是更为有趣的一项挑战。

在这项最新研究中,科学家主要是对扁形动物真涡虫(Schmidtea mediterranea)展开研究。众所周知,真涡虫具有极好的再生能力,因此是再生研究一种普遍的模式物种。

研究人员表示,如果将真涡虫切成 200 块,每块都会再生出新的真涡虫。此前刊登在《实验生物学》(Journal of Experimental Biology)杂志上的一项研究还发现,真涡虫被切除脑袋之后,不仅会重新长出脑袋,记忆也不会消失。

现在,这组研究人员做了些改变,将另一种扁形动物 Dendrocoelum lacteum 带到了实验室。尽管它是真涡虫的近亲,这一物种却无法用它的后半身再生出头部。研究人员不禁质疑:两个近亲之间有什么显著的不同?

研究人员着手在两个物种的基因当中寻找答案,并将焦点放在了称之为 Wnt 的信号通路上。就像两台电脑之间的连接电缆一样,信号通路在细胞间传递信号。研究人员采用 RNAi 抑制了 Wnt 信号通路的信号传导蛋白,从而使得扁形虫中的这一信号通路被切换到“关闭”状态。结果,当切割 Dendrocoelum lacteum 时,研究人员发现它能够到处生长出全功能的头部,即便是切割的是极尾部。

重建出具有大脑、眼睛和所有神经连线的头部显然是非常复杂的事情。而研究表明,再生缺陷并非不可逆转。

研究人员表示,令人惊艳的是,此前设想必须要操控成百上千不同的开关来修复再生缺陷,而这项研究则发现只需要几个节点或许就能够做到。

当问及这一常识是否能够很快应用到更为复杂的动物,例如说人类?研究人员表示,通过在相关物种之间进行比较,可以了解为何一些动物能够再生而另一些则不能的原因,这是重要的第一步。

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